]> git.karo-electronics.de Git - linux-beck.git/blob - arch/x86/xen/mmu.c
xen/mm: do direct hypercall in xen_set_pte() if batching is unavailable
[linux-beck.git] / arch / x86 / xen / mmu.c
1 /*
2  * Xen mmu operations
3  *
4  * This file contains the various mmu fetch and update operations.
5  * The most important job they must perform is the mapping between the
6  * domain's pfn and the overall machine mfns.
7  *
8  * Xen allows guests to directly update the pagetable, in a controlled
9  * fashion.  In other words, the guest modifies the same pagetable
10  * that the CPU actually uses, which eliminates the overhead of having
11  * a separate shadow pagetable.
12  *
13  * In order to allow this, it falls on the guest domain to map its
14  * notion of a "physical" pfn - which is just a domain-local linear
15  * address - into a real "machine address" which the CPU's MMU can
16  * use.
17  *
18  * A pgd_t/pmd_t/pte_t will typically contain an mfn, and so can be
19  * inserted directly into the pagetable.  When creating a new
20  * pte/pmd/pgd, it converts the passed pfn into an mfn.  Conversely,
21  * when reading the content back with __(pgd|pmd|pte)_val, it converts
22  * the mfn back into a pfn.
23  *
24  * The other constraint is that all pages which make up a pagetable
25  * must be mapped read-only in the guest.  This prevents uncontrolled
26  * guest updates to the pagetable.  Xen strictly enforces this, and
27  * will disallow any pagetable update which will end up mapping a
28  * pagetable page RW, and will disallow using any writable page as a
29  * pagetable.
30  *
31  * Naively, when loading %cr3 with the base of a new pagetable, Xen
32  * would need to validate the whole pagetable before going on.
33  * Naturally, this is quite slow.  The solution is to "pin" a
34  * pagetable, which enforces all the constraints on the pagetable even
35  * when it is not actively in use.  This menas that Xen can be assured
36  * that it is still valid when you do load it into %cr3, and doesn't
37  * need to revalidate it.
38  *
39  * Jeremy Fitzhardinge <jeremy@xensource.com>, XenSource Inc, 2007
40  */
41 #include <linux/sched.h>
42 #include <linux/highmem.h>
43 #include <linux/debugfs.h>
44 #include <linux/bug.h>
45 #include <linux/vmalloc.h>
46 #include <linux/module.h>
47 #include <linux/gfp.h>
48 #include <linux/memblock.h>
49 #include <linux/seq_file.h>
50
51 #include <trace/events/xen.h>
52
53 #include <asm/pgtable.h>
54 #include <asm/tlbflush.h>
55 #include <asm/fixmap.h>
56 #include <asm/mmu_context.h>
57 #include <asm/setup.h>
58 #include <asm/paravirt.h>
59 #include <asm/e820.h>
60 #include <asm/linkage.h>
61 #include <asm/page.h>
62 #include <asm/init.h>
63 #include <asm/pat.h>
64 #include <asm/smp.h>
65
66 #include <asm/xen/hypercall.h>
67 #include <asm/xen/hypervisor.h>
68
69 #include <xen/xen.h>
70 #include <xen/page.h>
71 #include <xen/interface/xen.h>
72 #include <xen/interface/hvm/hvm_op.h>
73 #include <xen/interface/version.h>
74 #include <xen/interface/memory.h>
75 #include <xen/hvc-console.h>
76
77 #include "multicalls.h"
78 #include "mmu.h"
79 #include "debugfs.h"
80
81 /*
82  * Protects atomic reservation decrease/increase against concurrent increases.
83  * Also protects non-atomic updates of current_pages and balloon lists.
84  */
85 DEFINE_SPINLOCK(xen_reservation_lock);
86
87 /*
88  * Identity map, in addition to plain kernel map.  This needs to be
89  * large enough to allocate page table pages to allocate the rest.
90  * Each page can map 2MB.
91  */
92 #define LEVEL1_IDENT_ENTRIES    (PTRS_PER_PTE * 4)
93 static RESERVE_BRK_ARRAY(pte_t, level1_ident_pgt, LEVEL1_IDENT_ENTRIES);
94
95 #ifdef CONFIG_X86_64
96 /* l3 pud for userspace vsyscall mapping */
97 static pud_t level3_user_vsyscall[PTRS_PER_PUD] __page_aligned_bss;
98 #endif /* CONFIG_X86_64 */
99
100 /*
101  * Note about cr3 (pagetable base) values:
102  *
103  * xen_cr3 contains the current logical cr3 value; it contains the
104  * last set cr3.  This may not be the current effective cr3, because
105  * its update may be being lazily deferred.  However, a vcpu looking
106  * at its own cr3 can use this value knowing that it everything will
107  * be self-consistent.
108  *
109  * xen_current_cr3 contains the actual vcpu cr3; it is set once the
110  * hypercall to set the vcpu cr3 is complete (so it may be a little
111  * out of date, but it will never be set early).  If one vcpu is
112  * looking at another vcpu's cr3 value, it should use this variable.
113  */
114 DEFINE_PER_CPU(unsigned long, xen_cr3);  /* cr3 stored as physaddr */
115 DEFINE_PER_CPU(unsigned long, xen_current_cr3);  /* actual vcpu cr3 */
116
117
118 /*
119  * Just beyond the highest usermode address.  STACK_TOP_MAX has a
120  * redzone above it, so round it up to a PGD boundary.
121  */
122 #define USER_LIMIT      ((STACK_TOP_MAX + PGDIR_SIZE - 1) & PGDIR_MASK)
123
124 unsigned long arbitrary_virt_to_mfn(void *vaddr)
125 {
126         xmaddr_t maddr = arbitrary_virt_to_machine(vaddr);
127
128         return PFN_DOWN(maddr.maddr);
129 }
130
131 xmaddr_t arbitrary_virt_to_machine(void *vaddr)
132 {
133         unsigned long address = (unsigned long)vaddr;
134         unsigned int level;
135         pte_t *pte;
136         unsigned offset;
137
138         /*
139          * if the PFN is in the linear mapped vaddr range, we can just use
140          * the (quick) virt_to_machine() p2m lookup
141          */
142         if (virt_addr_valid(vaddr))
143                 return virt_to_machine(vaddr);
144
145         /* otherwise we have to do a (slower) full page-table walk */
146
147         pte = lookup_address(address, &level);
148         BUG_ON(pte == NULL);
149         offset = address & ~PAGE_MASK;
150         return XMADDR(((phys_addr_t)pte_mfn(*pte) << PAGE_SHIFT) + offset);
151 }
152 EXPORT_SYMBOL_GPL(arbitrary_virt_to_machine);
153
154 void make_lowmem_page_readonly(void *vaddr)
155 {
156         pte_t *pte, ptev;
157         unsigned long address = (unsigned long)vaddr;
158         unsigned int level;
159
160         pte = lookup_address(address, &level);
161         if (pte == NULL)
162                 return;         /* vaddr missing */
163
164         ptev = pte_wrprotect(*pte);
165
166         if (HYPERVISOR_update_va_mapping(address, ptev, 0))
167                 BUG();
168 }
169
170 void make_lowmem_page_readwrite(void *vaddr)
171 {
172         pte_t *pte, ptev;
173         unsigned long address = (unsigned long)vaddr;
174         unsigned int level;
175
176         pte = lookup_address(address, &level);
177         if (pte == NULL)
178                 return;         /* vaddr missing */
179
180         ptev = pte_mkwrite(*pte);
181
182         if (HYPERVISOR_update_va_mapping(address, ptev, 0))
183                 BUG();
184 }
185
186
187 static bool xen_page_pinned(void *ptr)
188 {
189         struct page *page = virt_to_page(ptr);
190
191         return PagePinned(page);
192 }
193
194 void xen_set_domain_pte(pte_t *ptep, pte_t pteval, unsigned domid)
195 {
196         struct multicall_space mcs;
197         struct mmu_update *u;
198
199         trace_xen_mmu_set_domain_pte(ptep, pteval, domid);
200
201         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*u));
202         u = mcs.args;
203
204         /* ptep might be kmapped when using 32-bit HIGHPTE */
205         u->ptr = virt_to_machine(ptep).maddr;
206         u->val = pte_val_ma(pteval);
207
208         MULTI_mmu_update(mcs.mc, mcs.args, 1, NULL, domid);
209
210         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
211 }
212 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_set_domain_pte);
213
214 static void xen_extend_mmu_update(const struct mmu_update *update)
215 {
216         struct multicall_space mcs;
217         struct mmu_update *u;
218
219         mcs = xen_mc_extend_args(__HYPERVISOR_mmu_update, sizeof(*u));
220
221         if (mcs.mc != NULL) {
222                 mcs.mc->args[1]++;
223         } else {
224                 mcs = __xen_mc_entry(sizeof(*u));
225                 MULTI_mmu_update(mcs.mc, mcs.args, 1, NULL, DOMID_SELF);
226         }
227
228         u = mcs.args;
229         *u = *update;
230 }
231
232 static void xen_extend_mmuext_op(const struct mmuext_op *op)
233 {
234         struct multicall_space mcs;
235         struct mmuext_op *u;
236
237         mcs = xen_mc_extend_args(__HYPERVISOR_mmuext_op, sizeof(*u));
238
239         if (mcs.mc != NULL) {
240                 mcs.mc->args[1]++;
241         } else {
242                 mcs = __xen_mc_entry(sizeof(*u));
243                 MULTI_mmuext_op(mcs.mc, mcs.args, 1, NULL, DOMID_SELF);
244         }
245
246         u = mcs.args;
247         *u = *op;
248 }
249
250 static void xen_set_pmd_hyper(pmd_t *ptr, pmd_t val)
251 {
252         struct mmu_update u;
253
254         preempt_disable();
255
256         xen_mc_batch();
257
258         /* ptr may be ioremapped for 64-bit pagetable setup */
259         u.ptr = arbitrary_virt_to_machine(ptr).maddr;
260         u.val = pmd_val_ma(val);
261         xen_extend_mmu_update(&u);
262
263         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
264
265         preempt_enable();
266 }
267
268 static void xen_set_pmd(pmd_t *ptr, pmd_t val)
269 {
270         trace_xen_mmu_set_pmd(ptr, val);
271
272         /* If page is not pinned, we can just update the entry
273            directly */
274         if (!xen_page_pinned(ptr)) {
275                 *ptr = val;
276                 return;
277         }
278
279         xen_set_pmd_hyper(ptr, val);
280 }
281
282 /*
283  * Associate a virtual page frame with a given physical page frame
284  * and protection flags for that frame.
285  */
286 void set_pte_mfn(unsigned long vaddr, unsigned long mfn, pgprot_t flags)
287 {
288         set_pte_vaddr(vaddr, mfn_pte(mfn, flags));
289 }
290
291 static bool xen_batched_set_pte(pte_t *ptep, pte_t pteval)
292 {
293         struct mmu_update u;
294
295         if (paravirt_get_lazy_mode() != PARAVIRT_LAZY_MMU)
296                 return false;
297
298         xen_mc_batch();
299
300         u.ptr = virt_to_machine(ptep).maddr | MMU_NORMAL_PT_UPDATE;
301         u.val = pte_val_ma(pteval);
302         xen_extend_mmu_update(&u);
303
304         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
305
306         return true;
307 }
308
309 static inline void __xen_set_pte(pte_t *ptep, pte_t pteval)
310 {
311         if (!xen_batched_set_pte(ptep, pteval)) {
312                 /*
313                  * Could call native_set_pte() here and trap and
314                  * emulate the PTE write but with 32-bit guests this
315                  * needs two traps (one for each of the two 32-bit
316                  * words in the PTE) so do one hypercall directly
317                  * instead.
318                  */
319                 struct mmu_update u;
320
321                 u.ptr = virt_to_machine(ptep).maddr | MMU_NORMAL_PT_UPDATE;
322                 u.val = pte_val_ma(pteval);
323                 HYPERVISOR_mmu_update(&u, 1, NULL, DOMID_SELF);
324         }
325 }
326
327 static void xen_set_pte(pte_t *ptep, pte_t pteval)
328 {
329         trace_xen_mmu_set_pte(ptep, pteval);
330         __xen_set_pte(ptep, pteval);
331 }
332
333 static void xen_set_pte_at(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
334                     pte_t *ptep, pte_t pteval)
335 {
336         trace_xen_mmu_set_pte_at(mm, addr, ptep, pteval);
337         __xen_set_pte(ptep, pteval);
338 }
339
340 pte_t xen_ptep_modify_prot_start(struct mm_struct *mm,
341                                  unsigned long addr, pte_t *ptep)
342 {
343         /* Just return the pte as-is.  We preserve the bits on commit */
344         trace_xen_mmu_ptep_modify_prot_start(mm, addr, ptep, *ptep);
345         return *ptep;
346 }
347
348 void xen_ptep_modify_prot_commit(struct mm_struct *mm, unsigned long addr,
349                                  pte_t *ptep, pte_t pte)
350 {
351         struct mmu_update u;
352
353         trace_xen_mmu_ptep_modify_prot_commit(mm, addr, ptep, pte);
354         xen_mc_batch();
355
356         u.ptr = virt_to_machine(ptep).maddr | MMU_PT_UPDATE_PRESERVE_AD;
357         u.val = pte_val_ma(pte);
358         xen_extend_mmu_update(&u);
359
360         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
361 }
362
363 /* Assume pteval_t is equivalent to all the other *val_t types. */
364 static pteval_t pte_mfn_to_pfn(pteval_t val)
365 {
366         if (val & _PAGE_PRESENT) {
367                 unsigned long mfn = (val & PTE_PFN_MASK) >> PAGE_SHIFT;
368                 unsigned long pfn = mfn_to_pfn(mfn);
369
370                 pteval_t flags = val & PTE_FLAGS_MASK;
371                 if (unlikely(pfn == ~0))
372                         val = flags & ~_PAGE_PRESENT;
373                 else
374                         val = ((pteval_t)pfn << PAGE_SHIFT) | flags;
375         }
376
377         return val;
378 }
379
380 static pteval_t pte_pfn_to_mfn(pteval_t val)
381 {
382         if (val & _PAGE_PRESENT) {
383                 unsigned long pfn = (val & PTE_PFN_MASK) >> PAGE_SHIFT;
384                 pteval_t flags = val & PTE_FLAGS_MASK;
385                 unsigned long mfn;
386
387                 if (!xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
388                         mfn = get_phys_to_machine(pfn);
389                 else
390                         mfn = pfn;
391                 /*
392                  * If there's no mfn for the pfn, then just create an
393                  * empty non-present pte.  Unfortunately this loses
394                  * information about the original pfn, so
395                  * pte_mfn_to_pfn is asymmetric.
396                  */
397                 if (unlikely(mfn == INVALID_P2M_ENTRY)) {
398                         mfn = 0;
399                         flags = 0;
400                 } else {
401                         /*
402                          * Paramount to do this test _after_ the
403                          * INVALID_P2M_ENTRY as INVALID_P2M_ENTRY &
404                          * IDENTITY_FRAME_BIT resolves to true.
405                          */
406                         mfn &= ~FOREIGN_FRAME_BIT;
407                         if (mfn & IDENTITY_FRAME_BIT) {
408                                 mfn &= ~IDENTITY_FRAME_BIT;
409                                 flags |= _PAGE_IOMAP;
410                         }
411                 }
412                 val = ((pteval_t)mfn << PAGE_SHIFT) | flags;
413         }
414
415         return val;
416 }
417
418 static pteval_t iomap_pte(pteval_t val)
419 {
420         if (val & _PAGE_PRESENT) {
421                 unsigned long pfn = (val & PTE_PFN_MASK) >> PAGE_SHIFT;
422                 pteval_t flags = val & PTE_FLAGS_MASK;
423
424                 /* We assume the pte frame number is a MFN, so
425                    just use it as-is. */
426                 val = ((pteval_t)pfn << PAGE_SHIFT) | flags;
427         }
428
429         return val;
430 }
431
432 static pteval_t xen_pte_val(pte_t pte)
433 {
434         pteval_t pteval = pte.pte;
435 #if 0
436         /* If this is a WC pte, convert back from Xen WC to Linux WC */
437         if ((pteval & (_PAGE_PAT | _PAGE_PCD | _PAGE_PWT)) == _PAGE_PAT) {
438                 WARN_ON(!pat_enabled);
439                 pteval = (pteval & ~_PAGE_PAT) | _PAGE_PWT;
440         }
441 #endif
442         if (xen_initial_domain() && (pteval & _PAGE_IOMAP))
443                 return pteval;
444
445         return pte_mfn_to_pfn(pteval);
446 }
447 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pte_val);
448
449 static pgdval_t xen_pgd_val(pgd_t pgd)
450 {
451         return pte_mfn_to_pfn(pgd.pgd);
452 }
453 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pgd_val);
454
455 /*
456  * Xen's PAT setup is part of its ABI, though I assume entries 6 & 7
457  * are reserved for now, to correspond to the Intel-reserved PAT
458  * types.
459  *
460  * We expect Linux's PAT set as follows:
461  *
462  * Idx  PTE flags        Linux    Xen    Default
463  * 0                     WB       WB     WB
464  * 1            PWT      WC       WT     WT
465  * 2        PCD          UC-      UC-    UC-
466  * 3        PCD PWT      UC       UC     UC
467  * 4    PAT              WB       WC     WB
468  * 5    PAT     PWT      WC       WP     WT
469  * 6    PAT PCD          UC-      UC     UC-
470  * 7    PAT PCD PWT      UC       UC     UC
471  */
472
473 void xen_set_pat(u64 pat)
474 {
475         /* We expect Linux to use a PAT setting of
476          * UC UC- WC WB (ignoring the PAT flag) */
477         WARN_ON(pat != 0x0007010600070106ull);
478 }
479
480 static pte_t xen_make_pte(pteval_t pte)
481 {
482         phys_addr_t addr = (pte & PTE_PFN_MASK);
483 #if 0
484         /* If Linux is trying to set a WC pte, then map to the Xen WC.
485          * If _PAGE_PAT is set, then it probably means it is really
486          * _PAGE_PSE, so avoid fiddling with the PAT mapping and hope
487          * things work out OK...
488          *
489          * (We should never see kernel mappings with _PAGE_PSE set,
490          * but we could see hugetlbfs mappings, I think.).
491          */
492         if (pat_enabled && !WARN_ON(pte & _PAGE_PAT)) {
493                 if ((pte & (_PAGE_PCD | _PAGE_PWT)) == _PAGE_PWT)
494                         pte = (pte & ~(_PAGE_PCD | _PAGE_PWT)) | _PAGE_PAT;
495         }
496 #endif
497         /*
498          * Unprivileged domains are allowed to do IOMAPpings for
499          * PCI passthrough, but not map ISA space.  The ISA
500          * mappings are just dummy local mappings to keep other
501          * parts of the kernel happy.
502          */
503         if (unlikely(pte & _PAGE_IOMAP) &&
504             (xen_initial_domain() || addr >= ISA_END_ADDRESS)) {
505                 pte = iomap_pte(pte);
506         } else {
507                 pte &= ~_PAGE_IOMAP;
508                 pte = pte_pfn_to_mfn(pte);
509         }
510
511         return native_make_pte(pte);
512 }
513 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pte);
514
515 static pgd_t xen_make_pgd(pgdval_t pgd)
516 {
517         pgd = pte_pfn_to_mfn(pgd);
518         return native_make_pgd(pgd);
519 }
520 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pgd);
521
522 static pmdval_t xen_pmd_val(pmd_t pmd)
523 {
524         return pte_mfn_to_pfn(pmd.pmd);
525 }
526 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pmd_val);
527
528 static void xen_set_pud_hyper(pud_t *ptr, pud_t val)
529 {
530         struct mmu_update u;
531
532         preempt_disable();
533
534         xen_mc_batch();
535
536         /* ptr may be ioremapped for 64-bit pagetable setup */
537         u.ptr = arbitrary_virt_to_machine(ptr).maddr;
538         u.val = pud_val_ma(val);
539         xen_extend_mmu_update(&u);
540
541         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
542
543         preempt_enable();
544 }
545
546 static void xen_set_pud(pud_t *ptr, pud_t val)
547 {
548         trace_xen_mmu_set_pud(ptr, val);
549
550         /* If page is not pinned, we can just update the entry
551            directly */
552         if (!xen_page_pinned(ptr)) {
553                 *ptr = val;
554                 return;
555         }
556
557         xen_set_pud_hyper(ptr, val);
558 }
559
560 #ifdef CONFIG_X86_PAE
561 static void xen_set_pte_atomic(pte_t *ptep, pte_t pte)
562 {
563         trace_xen_mmu_set_pte_atomic(ptep, pte);
564         set_64bit((u64 *)ptep, native_pte_val(pte));
565 }
566
567 static void xen_pte_clear(struct mm_struct *mm, unsigned long addr, pte_t *ptep)
568 {
569         trace_xen_mmu_pte_clear(mm, addr, ptep);
570         if (!xen_batched_set_pte(ptep, native_make_pte(0)))
571                 native_pte_clear(mm, addr, ptep);
572 }
573
574 static void xen_pmd_clear(pmd_t *pmdp)
575 {
576         trace_xen_mmu_pmd_clear(pmdp);
577         set_pmd(pmdp, __pmd(0));
578 }
579 #endif  /* CONFIG_X86_PAE */
580
581 static pmd_t xen_make_pmd(pmdval_t pmd)
582 {
583         pmd = pte_pfn_to_mfn(pmd);
584         return native_make_pmd(pmd);
585 }
586 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pmd);
587
588 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
589 static pudval_t xen_pud_val(pud_t pud)
590 {
591         return pte_mfn_to_pfn(pud.pud);
592 }
593 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_pud_val);
594
595 static pud_t xen_make_pud(pudval_t pud)
596 {
597         pud = pte_pfn_to_mfn(pud);
598
599         return native_make_pud(pud);
600 }
601 PV_CALLEE_SAVE_REGS_THUNK(xen_make_pud);
602
603 static pgd_t *xen_get_user_pgd(pgd_t *pgd)
604 {
605         pgd_t *pgd_page = (pgd_t *)(((unsigned long)pgd) & PAGE_MASK);
606         unsigned offset = pgd - pgd_page;
607         pgd_t *user_ptr = NULL;
608
609         if (offset < pgd_index(USER_LIMIT)) {
610                 struct page *page = virt_to_page(pgd_page);
611                 user_ptr = (pgd_t *)page->private;
612                 if (user_ptr)
613                         user_ptr += offset;
614         }
615
616         return user_ptr;
617 }
618
619 static void __xen_set_pgd_hyper(pgd_t *ptr, pgd_t val)
620 {
621         struct mmu_update u;
622
623         u.ptr = virt_to_machine(ptr).maddr;
624         u.val = pgd_val_ma(val);
625         xen_extend_mmu_update(&u);
626 }
627
628 /*
629  * Raw hypercall-based set_pgd, intended for in early boot before
630  * there's a page structure.  This implies:
631  *  1. The only existing pagetable is the kernel's
632  *  2. It is always pinned
633  *  3. It has no user pagetable attached to it
634  */
635 static void __init xen_set_pgd_hyper(pgd_t *ptr, pgd_t val)
636 {
637         preempt_disable();
638
639         xen_mc_batch();
640
641         __xen_set_pgd_hyper(ptr, val);
642
643         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
644
645         preempt_enable();
646 }
647
648 static void xen_set_pgd(pgd_t *ptr, pgd_t val)
649 {
650         pgd_t *user_ptr = xen_get_user_pgd(ptr);
651
652         trace_xen_mmu_set_pgd(ptr, user_ptr, val);
653
654         /* If page is not pinned, we can just update the entry
655            directly */
656         if (!xen_page_pinned(ptr)) {
657                 *ptr = val;
658                 if (user_ptr) {
659                         WARN_ON(xen_page_pinned(user_ptr));
660                         *user_ptr = val;
661                 }
662                 return;
663         }
664
665         /* If it's pinned, then we can at least batch the kernel and
666            user updates together. */
667         xen_mc_batch();
668
669         __xen_set_pgd_hyper(ptr, val);
670         if (user_ptr)
671                 __xen_set_pgd_hyper(user_ptr, val);
672
673         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
674 }
675 #endif  /* PAGETABLE_LEVELS == 4 */
676
677 /*
678  * (Yet another) pagetable walker.  This one is intended for pinning a
679  * pagetable.  This means that it walks a pagetable and calls the
680  * callback function on each page it finds making up the page table,
681  * at every level.  It walks the entire pagetable, but it only bothers
682  * pinning pte pages which are below limit.  In the normal case this
683  * will be STACK_TOP_MAX, but at boot we need to pin up to
684  * FIXADDR_TOP.
685  *
686  * For 32-bit the important bit is that we don't pin beyond there,
687  * because then we start getting into Xen's ptes.
688  *
689  * For 64-bit, we must skip the Xen hole in the middle of the address
690  * space, just after the big x86-64 virtual hole.
691  */
692 static int __xen_pgd_walk(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd,
693                           int (*func)(struct mm_struct *mm, struct page *,
694                                       enum pt_level),
695                           unsigned long limit)
696 {
697         int flush = 0;
698         unsigned hole_low, hole_high;
699         unsigned pgdidx_limit, pudidx_limit, pmdidx_limit;
700         unsigned pgdidx, pudidx, pmdidx;
701
702         /* The limit is the last byte to be touched */
703         limit--;
704         BUG_ON(limit >= FIXADDR_TOP);
705
706         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
707                 return 0;
708
709         /*
710          * 64-bit has a great big hole in the middle of the address
711          * space, which contains the Xen mappings.  On 32-bit these
712          * will end up making a zero-sized hole and so is a no-op.
713          */
714         hole_low = pgd_index(USER_LIMIT);
715         hole_high = pgd_index(PAGE_OFFSET);
716
717         pgdidx_limit = pgd_index(limit);
718 #if PTRS_PER_PUD > 1
719         pudidx_limit = pud_index(limit);
720 #else
721         pudidx_limit = 0;
722 #endif
723 #if PTRS_PER_PMD > 1
724         pmdidx_limit = pmd_index(limit);
725 #else
726         pmdidx_limit = 0;
727 #endif
728
729         for (pgdidx = 0; pgdidx <= pgdidx_limit; pgdidx++) {
730                 pud_t *pud;
731
732                 if (pgdidx >= hole_low && pgdidx < hole_high)
733                         continue;
734
735                 if (!pgd_val(pgd[pgdidx]))
736                         continue;
737
738                 pud = pud_offset(&pgd[pgdidx], 0);
739
740                 if (PTRS_PER_PUD > 1) /* not folded */
741                         flush |= (*func)(mm, virt_to_page(pud), PT_PUD);
742
743                 for (pudidx = 0; pudidx < PTRS_PER_PUD; pudidx++) {
744                         pmd_t *pmd;
745
746                         if (pgdidx == pgdidx_limit &&
747                             pudidx > pudidx_limit)
748                                 goto out;
749
750                         if (pud_none(pud[pudidx]))
751                                 continue;
752
753                         pmd = pmd_offset(&pud[pudidx], 0);
754
755                         if (PTRS_PER_PMD > 1) /* not folded */
756                                 flush |= (*func)(mm, virt_to_page(pmd), PT_PMD);
757
758                         for (pmdidx = 0; pmdidx < PTRS_PER_PMD; pmdidx++) {
759                                 struct page *pte;
760
761                                 if (pgdidx == pgdidx_limit &&
762                                     pudidx == pudidx_limit &&
763                                     pmdidx > pmdidx_limit)
764                                         goto out;
765
766                                 if (pmd_none(pmd[pmdidx]))
767                                         continue;
768
769                                 pte = pmd_page(pmd[pmdidx]);
770                                 flush |= (*func)(mm, pte, PT_PTE);
771                         }
772                 }
773         }
774
775 out:
776         /* Do the top level last, so that the callbacks can use it as
777            a cue to do final things like tlb flushes. */
778         flush |= (*func)(mm, virt_to_page(pgd), PT_PGD);
779
780         return flush;
781 }
782
783 static int xen_pgd_walk(struct mm_struct *mm,
784                         int (*func)(struct mm_struct *mm, struct page *,
785                                     enum pt_level),
786                         unsigned long limit)
787 {
788         return __xen_pgd_walk(mm, mm->pgd, func, limit);
789 }
790
791 /* If we're using split pte locks, then take the page's lock and
792    return a pointer to it.  Otherwise return NULL. */
793 static spinlock_t *xen_pte_lock(struct page *page, struct mm_struct *mm)
794 {
795         spinlock_t *ptl = NULL;
796
797 #if USE_SPLIT_PTLOCKS
798         ptl = __pte_lockptr(page);
799         spin_lock_nest_lock(ptl, &mm->page_table_lock);
800 #endif
801
802         return ptl;
803 }
804
805 static void xen_pte_unlock(void *v)
806 {
807         spinlock_t *ptl = v;
808         spin_unlock(ptl);
809 }
810
811 static void xen_do_pin(unsigned level, unsigned long pfn)
812 {
813         struct mmuext_op op;
814
815         op.cmd = level;
816         op.arg1.mfn = pfn_to_mfn(pfn);
817
818         xen_extend_mmuext_op(&op);
819 }
820
821 static int xen_pin_page(struct mm_struct *mm, struct page *page,
822                         enum pt_level level)
823 {
824         unsigned pgfl = TestSetPagePinned(page);
825         int flush;
826
827         if (pgfl)
828                 flush = 0;              /* already pinned */
829         else if (PageHighMem(page))
830                 /* kmaps need flushing if we found an unpinned
831                    highpage */
832                 flush = 1;
833         else {
834                 void *pt = lowmem_page_address(page);
835                 unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
836                 struct multicall_space mcs = __xen_mc_entry(0);
837                 spinlock_t *ptl;
838
839                 flush = 0;
840
841                 /*
842                  * We need to hold the pagetable lock between the time
843                  * we make the pagetable RO and when we actually pin
844                  * it.  If we don't, then other users may come in and
845                  * attempt to update the pagetable by writing it,
846                  * which will fail because the memory is RO but not
847                  * pinned, so Xen won't do the trap'n'emulate.
848                  *
849                  * If we're using split pte locks, we can't hold the
850                  * entire pagetable's worth of locks during the
851                  * traverse, because we may wrap the preempt count (8
852                  * bits).  The solution is to mark RO and pin each PTE
853                  * page while holding the lock.  This means the number
854                  * of locks we end up holding is never more than a
855                  * batch size (~32 entries, at present).
856                  *
857                  * If we're not using split pte locks, we needn't pin
858                  * the PTE pages independently, because we're
859                  * protected by the overall pagetable lock.
860                  */
861                 ptl = NULL;
862                 if (level == PT_PTE)
863                         ptl = xen_pte_lock(page, mm);
864
865                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, (unsigned long)pt,
866                                         pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL_RO),
867                                         level == PT_PGD ? UVMF_TLB_FLUSH : 0);
868
869                 if (ptl) {
870                         xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L1_TABLE, pfn);
871
872                         /* Queue a deferred unlock for when this batch
873                            is completed. */
874                         xen_mc_callback(xen_pte_unlock, ptl);
875                 }
876         }
877
878         return flush;
879 }
880
881 /* This is called just after a mm has been created, but it has not
882    been used yet.  We need to make sure that its pagetable is all
883    read-only, and can be pinned. */
884 static void __xen_pgd_pin(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
885 {
886         trace_xen_mmu_pgd_pin(mm, pgd);
887
888         xen_mc_batch();
889
890         if (__xen_pgd_walk(mm, pgd, xen_pin_page, USER_LIMIT)) {
891                 /* re-enable interrupts for flushing */
892                 xen_mc_issue(0);
893
894                 kmap_flush_unused();
895
896                 xen_mc_batch();
897         }
898
899 #ifdef CONFIG_X86_64
900         {
901                 pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(pgd);
902
903                 xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L4_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
904
905                 if (user_pgd) {
906                         xen_pin_page(mm, virt_to_page(user_pgd), PT_PGD);
907                         xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L4_TABLE,
908                                    PFN_DOWN(__pa(user_pgd)));
909                 }
910         }
911 #else /* CONFIG_X86_32 */
912 #ifdef CONFIG_X86_PAE
913         /* Need to make sure unshared kernel PMD is pinnable */
914         xen_pin_page(mm, pgd_page(pgd[pgd_index(TASK_SIZE)]),
915                      PT_PMD);
916 #endif
917         xen_do_pin(MMUEXT_PIN_L3_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
918 #endif /* CONFIG_X86_64 */
919         xen_mc_issue(0);
920 }
921
922 static void xen_pgd_pin(struct mm_struct *mm)
923 {
924         __xen_pgd_pin(mm, mm->pgd);
925 }
926
927 /*
928  * On save, we need to pin all pagetables to make sure they get their
929  * mfns turned into pfns.  Search the list for any unpinned pgds and pin
930  * them (unpinned pgds are not currently in use, probably because the
931  * process is under construction or destruction).
932  *
933  * Expected to be called in stop_machine() ("equivalent to taking
934  * every spinlock in the system"), so the locking doesn't really
935  * matter all that much.
936  */
937 void xen_mm_pin_all(void)
938 {
939         struct page *page;
940
941         spin_lock(&pgd_lock);
942
943         list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
944                 if (!PagePinned(page)) {
945                         __xen_pgd_pin(&init_mm, (pgd_t *)page_address(page));
946                         SetPageSavePinned(page);
947                 }
948         }
949
950         spin_unlock(&pgd_lock);
951 }
952
953 /*
954  * The init_mm pagetable is really pinned as soon as its created, but
955  * that's before we have page structures to store the bits.  So do all
956  * the book-keeping now.
957  */
958 static int __init xen_mark_pinned(struct mm_struct *mm, struct page *page,
959                                   enum pt_level level)
960 {
961         SetPagePinned(page);
962         return 0;
963 }
964
965 static void __init xen_mark_init_mm_pinned(void)
966 {
967         xen_pgd_walk(&init_mm, xen_mark_pinned, FIXADDR_TOP);
968 }
969
970 static int xen_unpin_page(struct mm_struct *mm, struct page *page,
971                           enum pt_level level)
972 {
973         unsigned pgfl = TestClearPagePinned(page);
974
975         if (pgfl && !PageHighMem(page)) {
976                 void *pt = lowmem_page_address(page);
977                 unsigned long pfn = page_to_pfn(page);
978                 spinlock_t *ptl = NULL;
979                 struct multicall_space mcs;
980
981                 /*
982                  * Do the converse to pin_page.  If we're using split
983                  * pte locks, we must be holding the lock for while
984                  * the pte page is unpinned but still RO to prevent
985                  * concurrent updates from seeing it in this
986                  * partially-pinned state.
987                  */
988                 if (level == PT_PTE) {
989                         ptl = xen_pte_lock(page, mm);
990
991                         if (ptl)
992                                 xen_do_pin(MMUEXT_UNPIN_TABLE, pfn);
993                 }
994
995                 mcs = __xen_mc_entry(0);
996
997                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, (unsigned long)pt,
998                                         pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL),
999                                         level == PT_PGD ? UVMF_TLB_FLUSH : 0);
1000
1001                 if (ptl) {
1002                         /* unlock when batch completed */
1003                         xen_mc_callback(xen_pte_unlock, ptl);
1004                 }
1005         }
1006
1007         return 0;               /* never need to flush on unpin */
1008 }
1009
1010 /* Release a pagetables pages back as normal RW */
1011 static void __xen_pgd_unpin(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
1012 {
1013         trace_xen_mmu_pgd_unpin(mm, pgd);
1014
1015         xen_mc_batch();
1016
1017         xen_do_pin(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
1018
1019 #ifdef CONFIG_X86_64
1020         {
1021                 pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(pgd);
1022
1023                 if (user_pgd) {
1024                         xen_do_pin(MMUEXT_UNPIN_TABLE,
1025                                    PFN_DOWN(__pa(user_pgd)));
1026                         xen_unpin_page(mm, virt_to_page(user_pgd), PT_PGD);
1027                 }
1028         }
1029 #endif
1030
1031 #ifdef CONFIG_X86_PAE
1032         /* Need to make sure unshared kernel PMD is unpinned */
1033         xen_unpin_page(mm, pgd_page(pgd[pgd_index(TASK_SIZE)]),
1034                        PT_PMD);
1035 #endif
1036
1037         __xen_pgd_walk(mm, pgd, xen_unpin_page, USER_LIMIT);
1038
1039         xen_mc_issue(0);
1040 }
1041
1042 static void xen_pgd_unpin(struct mm_struct *mm)
1043 {
1044         __xen_pgd_unpin(mm, mm->pgd);
1045 }
1046
1047 /*
1048  * On resume, undo any pinning done at save, so that the rest of the
1049  * kernel doesn't see any unexpected pinned pagetables.
1050  */
1051 void xen_mm_unpin_all(void)
1052 {
1053         struct page *page;
1054
1055         spin_lock(&pgd_lock);
1056
1057         list_for_each_entry(page, &pgd_list, lru) {
1058                 if (PageSavePinned(page)) {
1059                         BUG_ON(!PagePinned(page));
1060                         __xen_pgd_unpin(&init_mm, (pgd_t *)page_address(page));
1061                         ClearPageSavePinned(page);
1062                 }
1063         }
1064
1065         spin_unlock(&pgd_lock);
1066 }
1067
1068 static void xen_activate_mm(struct mm_struct *prev, struct mm_struct *next)
1069 {
1070         spin_lock(&next->page_table_lock);
1071         xen_pgd_pin(next);
1072         spin_unlock(&next->page_table_lock);
1073 }
1074
1075 static void xen_dup_mmap(struct mm_struct *oldmm, struct mm_struct *mm)
1076 {
1077         spin_lock(&mm->page_table_lock);
1078         xen_pgd_pin(mm);
1079         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
1080 }
1081
1082
1083 #ifdef CONFIG_SMP
1084 /* Another cpu may still have their %cr3 pointing at the pagetable, so
1085    we need to repoint it somewhere else before we can unpin it. */
1086 static void drop_other_mm_ref(void *info)
1087 {
1088         struct mm_struct *mm = info;
1089         struct mm_struct *active_mm;
1090
1091         active_mm = this_cpu_read(cpu_tlbstate.active_mm);
1092
1093         if (active_mm == mm && this_cpu_read(cpu_tlbstate.state) != TLBSTATE_OK)
1094                 leave_mm(smp_processor_id());
1095
1096         /* If this cpu still has a stale cr3 reference, then make sure
1097            it has been flushed. */
1098         if (this_cpu_read(xen_current_cr3) == __pa(mm->pgd))
1099                 load_cr3(swapper_pg_dir);
1100 }
1101
1102 static void xen_drop_mm_ref(struct mm_struct *mm)
1103 {
1104         cpumask_var_t mask;
1105         unsigned cpu;
1106
1107         if (current->active_mm == mm) {
1108                 if (current->mm == mm)
1109                         load_cr3(swapper_pg_dir);
1110                 else
1111                         leave_mm(smp_processor_id());
1112         }
1113
1114         /* Get the "official" set of cpus referring to our pagetable. */
1115         if (!alloc_cpumask_var(&mask, GFP_ATOMIC)) {
1116                 for_each_online_cpu(cpu) {
1117                         if (!cpumask_test_cpu(cpu, mm_cpumask(mm))
1118                             && per_cpu(xen_current_cr3, cpu) != __pa(mm->pgd))
1119                                 continue;
1120                         smp_call_function_single(cpu, drop_other_mm_ref, mm, 1);
1121                 }
1122                 return;
1123         }
1124         cpumask_copy(mask, mm_cpumask(mm));
1125
1126         /* It's possible that a vcpu may have a stale reference to our
1127            cr3, because its in lazy mode, and it hasn't yet flushed
1128            its set of pending hypercalls yet.  In this case, we can
1129            look at its actual current cr3 value, and force it to flush
1130            if needed. */
1131         for_each_online_cpu(cpu) {
1132                 if (per_cpu(xen_current_cr3, cpu) == __pa(mm->pgd))
1133                         cpumask_set_cpu(cpu, mask);
1134         }
1135
1136         if (!cpumask_empty(mask))
1137                 smp_call_function_many(mask, drop_other_mm_ref, mm, 1);
1138         free_cpumask_var(mask);
1139 }
1140 #else
1141 static void xen_drop_mm_ref(struct mm_struct *mm)
1142 {
1143         if (current->active_mm == mm)
1144                 load_cr3(swapper_pg_dir);
1145 }
1146 #endif
1147
1148 /*
1149  * While a process runs, Xen pins its pagetables, which means that the
1150  * hypervisor forces it to be read-only, and it controls all updates
1151  * to it.  This means that all pagetable updates have to go via the
1152  * hypervisor, which is moderately expensive.
1153  *
1154  * Since we're pulling the pagetable down, we switch to use init_mm,
1155  * unpin old process pagetable and mark it all read-write, which
1156  * allows further operations on it to be simple memory accesses.
1157  *
1158  * The only subtle point is that another CPU may be still using the
1159  * pagetable because of lazy tlb flushing.  This means we need need to
1160  * switch all CPUs off this pagetable before we can unpin it.
1161  */
1162 static void xen_exit_mmap(struct mm_struct *mm)
1163 {
1164         get_cpu();              /* make sure we don't move around */
1165         xen_drop_mm_ref(mm);
1166         put_cpu();
1167
1168         spin_lock(&mm->page_table_lock);
1169
1170         /* pgd may not be pinned in the error exit path of execve */
1171         if (xen_page_pinned(mm->pgd))
1172                 xen_pgd_unpin(mm);
1173
1174         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
1175 }
1176
1177 static void __init xen_pagetable_setup_start(pgd_t *base)
1178 {
1179 }
1180
1181 static __init void xen_mapping_pagetable_reserve(u64 start, u64 end)
1182 {
1183         /* reserve the range used */
1184         native_pagetable_reserve(start, end);
1185
1186         /* set as RW the rest */
1187         printk(KERN_DEBUG "xen: setting RW the range %llx - %llx\n", end,
1188                         PFN_PHYS(pgt_buf_top));
1189         while (end < PFN_PHYS(pgt_buf_top)) {
1190                 make_lowmem_page_readwrite(__va(end));
1191                 end += PAGE_SIZE;
1192         }
1193 }
1194
1195 static void xen_post_allocator_init(void);
1196
1197 static void __init xen_pagetable_setup_done(pgd_t *base)
1198 {
1199         xen_setup_shared_info();
1200         xen_post_allocator_init();
1201 }
1202
1203 static void xen_write_cr2(unsigned long cr2)
1204 {
1205         this_cpu_read(xen_vcpu)->arch.cr2 = cr2;
1206 }
1207
1208 static unsigned long xen_read_cr2(void)
1209 {
1210         return this_cpu_read(xen_vcpu)->arch.cr2;
1211 }
1212
1213 unsigned long xen_read_cr2_direct(void)
1214 {
1215         return this_cpu_read(xen_vcpu_info.arch.cr2);
1216 }
1217
1218 static void xen_flush_tlb(void)
1219 {
1220         struct mmuext_op *op;
1221         struct multicall_space mcs;
1222
1223         trace_xen_mmu_flush_tlb(0);
1224
1225         preempt_disable();
1226
1227         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*op));
1228
1229         op = mcs.args;
1230         op->cmd = MMUEXT_TLB_FLUSH_LOCAL;
1231         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1232
1233         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1234
1235         preempt_enable();
1236 }
1237
1238 static void xen_flush_tlb_single(unsigned long addr)
1239 {
1240         struct mmuext_op *op;
1241         struct multicall_space mcs;
1242
1243         trace_xen_mmu_flush_tlb_single(addr);
1244
1245         preempt_disable();
1246
1247         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*op));
1248         op = mcs.args;
1249         op->cmd = MMUEXT_INVLPG_LOCAL;
1250         op->arg1.linear_addr = addr & PAGE_MASK;
1251         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1252
1253         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1254
1255         preempt_enable();
1256 }
1257
1258 static void xen_flush_tlb_others(const struct cpumask *cpus,
1259                                  struct mm_struct *mm, unsigned long va)
1260 {
1261         struct {
1262                 struct mmuext_op op;
1263 #ifdef CONFIG_SMP
1264                 DECLARE_BITMAP(mask, num_processors);
1265 #else
1266                 DECLARE_BITMAP(mask, NR_CPUS);
1267 #endif
1268         } *args;
1269         struct multicall_space mcs;
1270
1271         trace_xen_mmu_flush_tlb_others(cpus, mm, va);
1272
1273         if (cpumask_empty(cpus))
1274                 return;         /* nothing to do */
1275
1276         mcs = xen_mc_entry(sizeof(*args));
1277         args = mcs.args;
1278         args->op.arg2.vcpumask = to_cpumask(args->mask);
1279
1280         /* Remove us, and any offline CPUS. */
1281         cpumask_and(to_cpumask(args->mask), cpus, cpu_online_mask);
1282         cpumask_clear_cpu(smp_processor_id(), to_cpumask(args->mask));
1283
1284         if (va == TLB_FLUSH_ALL) {
1285                 args->op.cmd = MMUEXT_TLB_FLUSH_MULTI;
1286         } else {
1287                 args->op.cmd = MMUEXT_INVLPG_MULTI;
1288                 args->op.arg1.linear_addr = va;
1289         }
1290
1291         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, &args->op, 1, NULL, DOMID_SELF);
1292
1293         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1294 }
1295
1296 static unsigned long xen_read_cr3(void)
1297 {
1298         return this_cpu_read(xen_cr3);
1299 }
1300
1301 static void set_current_cr3(void *v)
1302 {
1303         this_cpu_write(xen_current_cr3, (unsigned long)v);
1304 }
1305
1306 static void __xen_write_cr3(bool kernel, unsigned long cr3)
1307 {
1308         struct mmuext_op op;
1309         unsigned long mfn;
1310
1311         trace_xen_mmu_write_cr3(kernel, cr3);
1312
1313         if (cr3)
1314                 mfn = pfn_to_mfn(PFN_DOWN(cr3));
1315         else
1316                 mfn = 0;
1317
1318         WARN_ON(mfn == 0 && kernel);
1319
1320         op.cmd = kernel ? MMUEXT_NEW_BASEPTR : MMUEXT_NEW_USER_BASEPTR;
1321         op.arg1.mfn = mfn;
1322
1323         xen_extend_mmuext_op(&op);
1324
1325         if (kernel) {
1326                 this_cpu_write(xen_cr3, cr3);
1327
1328                 /* Update xen_current_cr3 once the batch has actually
1329                    been submitted. */
1330                 xen_mc_callback(set_current_cr3, (void *)cr3);
1331         }
1332 }
1333
1334 static void xen_write_cr3(unsigned long cr3)
1335 {
1336         BUG_ON(preemptible());
1337
1338         xen_mc_batch();  /* disables interrupts */
1339
1340         /* Update while interrupts are disabled, so its atomic with
1341            respect to ipis */
1342         this_cpu_write(xen_cr3, cr3);
1343
1344         __xen_write_cr3(true, cr3);
1345
1346 #ifdef CONFIG_X86_64
1347         {
1348                 pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(__va(cr3));
1349                 if (user_pgd)
1350                         __xen_write_cr3(false, __pa(user_pgd));
1351                 else
1352                         __xen_write_cr3(false, 0);
1353         }
1354 #endif
1355
1356         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_CPU);  /* interrupts restored */
1357 }
1358
1359 static int xen_pgd_alloc(struct mm_struct *mm)
1360 {
1361         pgd_t *pgd = mm->pgd;
1362         int ret = 0;
1363
1364         BUG_ON(PagePinned(virt_to_page(pgd)));
1365
1366 #ifdef CONFIG_X86_64
1367         {
1368                 struct page *page = virt_to_page(pgd);
1369                 pgd_t *user_pgd;
1370
1371                 BUG_ON(page->private != 0);
1372
1373                 ret = -ENOMEM;
1374
1375                 user_pgd = (pgd_t *)__get_free_page(GFP_KERNEL | __GFP_ZERO);
1376                 page->private = (unsigned long)user_pgd;
1377
1378                 if (user_pgd != NULL) {
1379                         user_pgd[pgd_index(VSYSCALL_START)] =
1380                                 __pgd(__pa(level3_user_vsyscall) | _PAGE_TABLE);
1381                         ret = 0;
1382                 }
1383
1384                 BUG_ON(PagePinned(virt_to_page(xen_get_user_pgd(pgd))));
1385         }
1386 #endif
1387
1388         return ret;
1389 }
1390
1391 static void xen_pgd_free(struct mm_struct *mm, pgd_t *pgd)
1392 {
1393 #ifdef CONFIG_X86_64
1394         pgd_t *user_pgd = xen_get_user_pgd(pgd);
1395
1396         if (user_pgd)
1397                 free_page((unsigned long)user_pgd);
1398 #endif
1399 }
1400
1401 #ifdef CONFIG_X86_32
1402 static pte_t __init mask_rw_pte(pte_t *ptep, pte_t pte)
1403 {
1404         /* If there's an existing pte, then don't allow _PAGE_RW to be set */
1405         if (pte_val_ma(*ptep) & _PAGE_PRESENT)
1406                 pte = __pte_ma(((pte_val_ma(*ptep) & _PAGE_RW) | ~_PAGE_RW) &
1407                                pte_val_ma(pte));
1408
1409         return pte;
1410 }
1411 #else /* CONFIG_X86_64 */
1412 static pte_t __init mask_rw_pte(pte_t *ptep, pte_t pte)
1413 {
1414         unsigned long pfn = pte_pfn(pte);
1415
1416         /*
1417          * If the new pfn is within the range of the newly allocated
1418          * kernel pagetable, and it isn't being mapped into an
1419          * early_ioremap fixmap slot as a freshly allocated page, make sure
1420          * it is RO.
1421          */
1422         if (((!is_early_ioremap_ptep(ptep) &&
1423                         pfn >= pgt_buf_start && pfn < pgt_buf_top)) ||
1424                         (is_early_ioremap_ptep(ptep) && pfn != (pgt_buf_end - 1)))
1425                 pte = pte_wrprotect(pte);
1426
1427         return pte;
1428 }
1429 #endif /* CONFIG_X86_64 */
1430
1431 /*
1432  * Init-time set_pte while constructing initial pagetables, which
1433  * doesn't allow RO page table pages to be remapped RW.
1434  *
1435  * Many of these PTE updates are done on unpinned and writable pages
1436  * and doing a hypercall for these is unnecessary and expensive.  At
1437  * this point it is not possible to tell if a page is pinned or not,
1438  * so always write the PTE directly and rely on Xen trapping and
1439  * emulating any updates as necessary.
1440  */
1441 static void __init xen_set_pte_init(pte_t *ptep, pte_t pte)
1442 {
1443         pte = mask_rw_pte(ptep, pte);
1444
1445         native_set_pte(ptep, pte);
1446 }
1447
1448 static void pin_pagetable_pfn(unsigned cmd, unsigned long pfn)
1449 {
1450         struct mmuext_op op;
1451         op.cmd = cmd;
1452         op.arg1.mfn = pfn_to_mfn(pfn);
1453         if (HYPERVISOR_mmuext_op(&op, 1, NULL, DOMID_SELF))
1454                 BUG();
1455 }
1456
1457 /* Early in boot, while setting up the initial pagetable, assume
1458    everything is pinned. */
1459 static void __init xen_alloc_pte_init(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1460 {
1461 #ifdef CONFIG_FLATMEM
1462         BUG_ON(mem_map);        /* should only be used early */
1463 #endif
1464         make_lowmem_page_readonly(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1465         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L1_TABLE, pfn);
1466 }
1467
1468 /* Used for pmd and pud */
1469 static void __init xen_alloc_pmd_init(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1470 {
1471 #ifdef CONFIG_FLATMEM
1472         BUG_ON(mem_map);        /* should only be used early */
1473 #endif
1474         make_lowmem_page_readonly(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1475 }
1476
1477 /* Early release_pte assumes that all pts are pinned, since there's
1478    only init_mm and anything attached to that is pinned. */
1479 static void __init xen_release_pte_init(unsigned long pfn)
1480 {
1481         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, pfn);
1482         make_lowmem_page_readwrite(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1483 }
1484
1485 static void __init xen_release_pmd_init(unsigned long pfn)
1486 {
1487         make_lowmem_page_readwrite(__va(PFN_PHYS(pfn)));
1488 }
1489
1490 static inline void __pin_pagetable_pfn(unsigned cmd, unsigned long pfn)
1491 {
1492         struct multicall_space mcs;
1493         struct mmuext_op *op;
1494
1495         mcs = __xen_mc_entry(sizeof(*op));
1496         op = mcs.args;
1497         op->cmd = cmd;
1498         op->arg1.mfn = pfn_to_mfn(pfn);
1499
1500         MULTI_mmuext_op(mcs.mc, mcs.args, 1, NULL, DOMID_SELF);
1501 }
1502
1503 static inline void __set_pfn_prot(unsigned long pfn, pgprot_t prot)
1504 {
1505         struct multicall_space mcs;
1506         unsigned long addr = (unsigned long)__va(pfn << PAGE_SHIFT);
1507
1508         mcs = __xen_mc_entry(0);
1509         MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, (unsigned long)addr,
1510                                 pfn_pte(pfn, prot), 0);
1511 }
1512
1513 /* This needs to make sure the new pte page is pinned iff its being
1514    attached to a pinned pagetable. */
1515 static inline void xen_alloc_ptpage(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn,
1516                                     unsigned level)
1517 {
1518         bool pinned = PagePinned(virt_to_page(mm->pgd));
1519
1520         trace_xen_mmu_alloc_ptpage(mm, pfn, level, pinned);
1521
1522         if (pinned) {
1523                 struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1524
1525                 SetPagePinned(page);
1526
1527                 if (!PageHighMem(page)) {
1528                         xen_mc_batch();
1529
1530                         __set_pfn_prot(pfn, PAGE_KERNEL_RO);
1531
1532                         if (level == PT_PTE && USE_SPLIT_PTLOCKS)
1533                                 __pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L1_TABLE, pfn);
1534
1535                         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1536                 } else {
1537                         /* make sure there are no stray mappings of
1538                            this page */
1539                         kmap_flush_unused();
1540                 }
1541         }
1542 }
1543
1544 static void xen_alloc_pte(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1545 {
1546         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PTE);
1547 }
1548
1549 static void xen_alloc_pmd(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1550 {
1551         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PMD);
1552 }
1553
1554 /* This should never happen until we're OK to use struct page */
1555 static inline void xen_release_ptpage(unsigned long pfn, unsigned level)
1556 {
1557         struct page *page = pfn_to_page(pfn);
1558         bool pinned = PagePinned(page);
1559
1560         trace_xen_mmu_release_ptpage(pfn, level, pinned);
1561
1562         if (pinned) {
1563                 if (!PageHighMem(page)) {
1564                         xen_mc_batch();
1565
1566                         if (level == PT_PTE && USE_SPLIT_PTLOCKS)
1567                                 __pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, pfn);
1568
1569                         __set_pfn_prot(pfn, PAGE_KERNEL);
1570
1571                         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_MMU);
1572                 }
1573                 ClearPagePinned(page);
1574         }
1575 }
1576
1577 static void xen_release_pte(unsigned long pfn)
1578 {
1579         xen_release_ptpage(pfn, PT_PTE);
1580 }
1581
1582 static void xen_release_pmd(unsigned long pfn)
1583 {
1584         xen_release_ptpage(pfn, PT_PMD);
1585 }
1586
1587 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
1588 static void xen_alloc_pud(struct mm_struct *mm, unsigned long pfn)
1589 {
1590         xen_alloc_ptpage(mm, pfn, PT_PUD);
1591 }
1592
1593 static void xen_release_pud(unsigned long pfn)
1594 {
1595         xen_release_ptpage(pfn, PT_PUD);
1596 }
1597 #endif
1598
1599 void __init xen_reserve_top(void)
1600 {
1601 #ifdef CONFIG_X86_32
1602         unsigned long top = HYPERVISOR_VIRT_START;
1603         struct xen_platform_parameters pp;
1604
1605         if (HYPERVISOR_xen_version(XENVER_platform_parameters, &pp) == 0)
1606                 top = pp.virt_start;
1607
1608         reserve_top_address(-top);
1609 #endif  /* CONFIG_X86_32 */
1610 }
1611
1612 /*
1613  * Like __va(), but returns address in the kernel mapping (which is
1614  * all we have until the physical memory mapping has been set up.
1615  */
1616 static void *__ka(phys_addr_t paddr)
1617 {
1618 #ifdef CONFIG_X86_64
1619         return (void *)(paddr + __START_KERNEL_map);
1620 #else
1621         return __va(paddr);
1622 #endif
1623 }
1624
1625 /* Convert a machine address to physical address */
1626 static unsigned long m2p(phys_addr_t maddr)
1627 {
1628         phys_addr_t paddr;
1629
1630         maddr &= PTE_PFN_MASK;
1631         paddr = mfn_to_pfn(maddr >> PAGE_SHIFT) << PAGE_SHIFT;
1632
1633         return paddr;
1634 }
1635
1636 /* Convert a machine address to kernel virtual */
1637 static void *m2v(phys_addr_t maddr)
1638 {
1639         return __ka(m2p(maddr));
1640 }
1641
1642 /* Set the page permissions on an identity-mapped pages */
1643 static void set_page_prot(void *addr, pgprot_t prot)
1644 {
1645         unsigned long pfn = __pa(addr) >> PAGE_SHIFT;
1646         pte_t pte = pfn_pte(pfn, prot);
1647
1648         if (HYPERVISOR_update_va_mapping((unsigned long)addr, pte, 0))
1649                 BUG();
1650 }
1651
1652 static void __init xen_map_identity_early(pmd_t *pmd, unsigned long max_pfn)
1653 {
1654         unsigned pmdidx, pteidx;
1655         unsigned ident_pte;
1656         unsigned long pfn;
1657
1658         level1_ident_pgt = extend_brk(sizeof(pte_t) * LEVEL1_IDENT_ENTRIES,
1659                                       PAGE_SIZE);
1660
1661         ident_pte = 0;
1662         pfn = 0;
1663         for (pmdidx = 0; pmdidx < PTRS_PER_PMD && pfn < max_pfn; pmdidx++) {
1664                 pte_t *pte_page;
1665
1666                 /* Reuse or allocate a page of ptes */
1667                 if (pmd_present(pmd[pmdidx]))
1668                         pte_page = m2v(pmd[pmdidx].pmd);
1669                 else {
1670                         /* Check for free pte pages */
1671                         if (ident_pte == LEVEL1_IDENT_ENTRIES)
1672                                 break;
1673
1674                         pte_page = &level1_ident_pgt[ident_pte];
1675                         ident_pte += PTRS_PER_PTE;
1676
1677                         pmd[pmdidx] = __pmd(__pa(pte_page) | _PAGE_TABLE);
1678                 }
1679
1680                 /* Install mappings */
1681                 for (pteidx = 0; pteidx < PTRS_PER_PTE; pteidx++, pfn++) {
1682                         pte_t pte;
1683
1684 #ifdef CONFIG_X86_32
1685                         if (pfn > max_pfn_mapped)
1686                                 max_pfn_mapped = pfn;
1687 #endif
1688
1689                         if (!pte_none(pte_page[pteidx]))
1690                                 continue;
1691
1692                         pte = pfn_pte(pfn, PAGE_KERNEL_EXEC);
1693                         pte_page[pteidx] = pte;
1694                 }
1695         }
1696
1697         for (pteidx = 0; pteidx < ident_pte; pteidx += PTRS_PER_PTE)
1698                 set_page_prot(&level1_ident_pgt[pteidx], PAGE_KERNEL_RO);
1699
1700         set_page_prot(pmd, PAGE_KERNEL_RO);
1701 }
1702
1703 void __init xen_setup_machphys_mapping(void)
1704 {
1705         struct xen_machphys_mapping mapping;
1706
1707         if (HYPERVISOR_memory_op(XENMEM_machphys_mapping, &mapping) == 0) {
1708                 machine_to_phys_mapping = (unsigned long *)mapping.v_start;
1709                 machine_to_phys_nr = mapping.max_mfn + 1;
1710         } else {
1711                 machine_to_phys_nr = MACH2PHYS_NR_ENTRIES;
1712         }
1713 #ifdef CONFIG_X86_32
1714         WARN_ON((machine_to_phys_mapping + (machine_to_phys_nr - 1))
1715                 < machine_to_phys_mapping);
1716 #endif
1717 }
1718
1719 #ifdef CONFIG_X86_64
1720 static void convert_pfn_mfn(void *v)
1721 {
1722         pte_t *pte = v;
1723         int i;
1724
1725         /* All levels are converted the same way, so just treat them
1726            as ptes. */
1727         for (i = 0; i < PTRS_PER_PTE; i++)
1728                 pte[i] = xen_make_pte(pte[i].pte);
1729 }
1730
1731 /*
1732  * Set up the initial kernel pagetable.
1733  *
1734  * We can construct this by grafting the Xen provided pagetable into
1735  * head_64.S's preconstructed pagetables.  We copy the Xen L2's into
1736  * level2_ident_pgt, level2_kernel_pgt and level2_fixmap_pgt.  This
1737  * means that only the kernel has a physical mapping to start with -
1738  * but that's enough to get __va working.  We need to fill in the rest
1739  * of the physical mapping once some sort of allocator has been set
1740  * up.
1741  */
1742 pgd_t * __init xen_setup_kernel_pagetable(pgd_t *pgd,
1743                                          unsigned long max_pfn)
1744 {
1745         pud_t *l3;
1746         pmd_t *l2;
1747
1748         /* max_pfn_mapped is the last pfn mapped in the initial memory
1749          * mappings. Considering that on Xen after the kernel mappings we
1750          * have the mappings of some pages that don't exist in pfn space, we
1751          * set max_pfn_mapped to the last real pfn mapped. */
1752         max_pfn_mapped = PFN_DOWN(__pa(xen_start_info->mfn_list));
1753
1754         /* Zap identity mapping */
1755         init_level4_pgt[0] = __pgd(0);
1756
1757         /* Pre-constructed entries are in pfn, so convert to mfn */
1758         convert_pfn_mfn(init_level4_pgt);
1759         convert_pfn_mfn(level3_ident_pgt);
1760         convert_pfn_mfn(level3_kernel_pgt);
1761
1762         l3 = m2v(pgd[pgd_index(__START_KERNEL_map)].pgd);
1763         l2 = m2v(l3[pud_index(__START_KERNEL_map)].pud);
1764
1765         memcpy(level2_ident_pgt, l2, sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1766         memcpy(level2_kernel_pgt, l2, sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1767
1768         l3 = m2v(pgd[pgd_index(__START_KERNEL_map + PMD_SIZE)].pgd);
1769         l2 = m2v(l3[pud_index(__START_KERNEL_map + PMD_SIZE)].pud);
1770         memcpy(level2_fixmap_pgt, l2, sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1771
1772         /* Set up identity map */
1773         xen_map_identity_early(level2_ident_pgt, max_pfn);
1774
1775         /* Make pagetable pieces RO */
1776         set_page_prot(init_level4_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1777         set_page_prot(level3_ident_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1778         set_page_prot(level3_kernel_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1779         set_page_prot(level3_user_vsyscall, PAGE_KERNEL_RO);
1780         set_page_prot(level2_kernel_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1781         set_page_prot(level2_fixmap_pgt, PAGE_KERNEL_RO);
1782
1783         /* Pin down new L4 */
1784         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L4_TABLE,
1785                           PFN_DOWN(__pa_symbol(init_level4_pgt)));
1786
1787         /* Unpin Xen-provided one */
1788         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
1789
1790         /* Switch over */
1791         pgd = init_level4_pgt;
1792
1793         /*
1794          * At this stage there can be no user pgd, and no page
1795          * structure to attach it to, so make sure we just set kernel
1796          * pgd.
1797          */
1798         xen_mc_batch();
1799         __xen_write_cr3(true, __pa(pgd));
1800         xen_mc_issue(PARAVIRT_LAZY_CPU);
1801
1802         memblock_reserve(__pa(xen_start_info->pt_base),
1803                          xen_start_info->nr_pt_frames * PAGE_SIZE);
1804
1805         return pgd;
1806 }
1807 #else   /* !CONFIG_X86_64 */
1808 static RESERVE_BRK_ARRAY(pmd_t, initial_kernel_pmd, PTRS_PER_PMD);
1809 static RESERVE_BRK_ARRAY(pmd_t, swapper_kernel_pmd, PTRS_PER_PMD);
1810
1811 static void __init xen_write_cr3_init(unsigned long cr3)
1812 {
1813         unsigned long pfn = PFN_DOWN(__pa(swapper_pg_dir));
1814
1815         BUG_ON(read_cr3() != __pa(initial_page_table));
1816         BUG_ON(cr3 != __pa(swapper_pg_dir));
1817
1818         /*
1819          * We are switching to swapper_pg_dir for the first time (from
1820          * initial_page_table) and therefore need to mark that page
1821          * read-only and then pin it.
1822          *
1823          * Xen disallows sharing of kernel PMDs for PAE
1824          * guests. Therefore we must copy the kernel PMD from
1825          * initial_page_table into a new kernel PMD to be used in
1826          * swapper_pg_dir.
1827          */
1828         swapper_kernel_pmd =
1829                 extend_brk(sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD, PAGE_SIZE);
1830         memcpy(swapper_kernel_pmd, initial_kernel_pmd,
1831                sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1832         swapper_pg_dir[KERNEL_PGD_BOUNDARY] =
1833                 __pgd(__pa(swapper_kernel_pmd) | _PAGE_PRESENT);
1834         set_page_prot(swapper_kernel_pmd, PAGE_KERNEL_RO);
1835
1836         set_page_prot(swapper_pg_dir, PAGE_KERNEL_RO);
1837         xen_write_cr3(cr3);
1838         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L3_TABLE, pfn);
1839
1840         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE,
1841                           PFN_DOWN(__pa(initial_page_table)));
1842         set_page_prot(initial_page_table, PAGE_KERNEL);
1843         set_page_prot(initial_kernel_pmd, PAGE_KERNEL);
1844
1845         pv_mmu_ops.write_cr3 = &xen_write_cr3;
1846 }
1847
1848 pgd_t * __init xen_setup_kernel_pagetable(pgd_t *pgd,
1849                                          unsigned long max_pfn)
1850 {
1851         pmd_t *kernel_pmd;
1852
1853         initial_kernel_pmd =
1854                 extend_brk(sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD, PAGE_SIZE);
1855
1856         max_pfn_mapped = PFN_DOWN(__pa(xen_start_info->pt_base) +
1857                                   xen_start_info->nr_pt_frames * PAGE_SIZE +
1858                                   512*1024);
1859
1860         kernel_pmd = m2v(pgd[KERNEL_PGD_BOUNDARY].pgd);
1861         memcpy(initial_kernel_pmd, kernel_pmd, sizeof(pmd_t) * PTRS_PER_PMD);
1862
1863         xen_map_identity_early(initial_kernel_pmd, max_pfn);
1864
1865         memcpy(initial_page_table, pgd, sizeof(pgd_t) * PTRS_PER_PGD);
1866         initial_page_table[KERNEL_PGD_BOUNDARY] =
1867                 __pgd(__pa(initial_kernel_pmd) | _PAGE_PRESENT);
1868
1869         set_page_prot(initial_kernel_pmd, PAGE_KERNEL_RO);
1870         set_page_prot(initial_page_table, PAGE_KERNEL_RO);
1871         set_page_prot(empty_zero_page, PAGE_KERNEL_RO);
1872
1873         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_UNPIN_TABLE, PFN_DOWN(__pa(pgd)));
1874
1875         pin_pagetable_pfn(MMUEXT_PIN_L3_TABLE,
1876                           PFN_DOWN(__pa(initial_page_table)));
1877         xen_write_cr3(__pa(initial_page_table));
1878
1879         memblock_reserve(__pa(xen_start_info->pt_base),
1880                          xen_start_info->nr_pt_frames * PAGE_SIZE);
1881
1882         return initial_page_table;
1883 }
1884 #endif  /* CONFIG_X86_64 */
1885
1886 static unsigned char dummy_mapping[PAGE_SIZE] __page_aligned_bss;
1887
1888 static void xen_set_fixmap(unsigned idx, phys_addr_t phys, pgprot_t prot)
1889 {
1890         pte_t pte;
1891
1892         phys >>= PAGE_SHIFT;
1893
1894         switch (idx) {
1895         case FIX_BTMAP_END ... FIX_BTMAP_BEGIN:
1896 #ifdef CONFIG_X86_F00F_BUG
1897         case FIX_F00F_IDT:
1898 #endif
1899 #ifdef CONFIG_X86_32
1900         case FIX_WP_TEST:
1901         case FIX_VDSO:
1902 # ifdef CONFIG_HIGHMEM
1903         case FIX_KMAP_BEGIN ... FIX_KMAP_END:
1904 # endif
1905 #else
1906         case VSYSCALL_LAST_PAGE ... VSYSCALL_FIRST_PAGE:
1907         case VVAR_PAGE:
1908 #endif
1909         case FIX_TEXT_POKE0:
1910         case FIX_TEXT_POKE1:
1911                 /* All local page mappings */
1912                 pte = pfn_pte(phys, prot);
1913                 break;
1914
1915 #ifdef CONFIG_X86_LOCAL_APIC
1916         case FIX_APIC_BASE:     /* maps dummy local APIC */
1917                 pte = pfn_pte(PFN_DOWN(__pa(dummy_mapping)), PAGE_KERNEL);
1918                 break;
1919 #endif
1920
1921 #ifdef CONFIG_X86_IO_APIC
1922         case FIX_IO_APIC_BASE_0 ... FIX_IO_APIC_BASE_END:
1923                 /*
1924                  * We just don't map the IO APIC - all access is via
1925                  * hypercalls.  Keep the address in the pte for reference.
1926                  */
1927                 pte = pfn_pte(PFN_DOWN(__pa(dummy_mapping)), PAGE_KERNEL);
1928                 break;
1929 #endif
1930
1931         case FIX_PARAVIRT_BOOTMAP:
1932                 /* This is an MFN, but it isn't an IO mapping from the
1933                    IO domain */
1934                 pte = mfn_pte(phys, prot);
1935                 break;
1936
1937         default:
1938                 /* By default, set_fixmap is used for hardware mappings */
1939                 pte = mfn_pte(phys, __pgprot(pgprot_val(prot) | _PAGE_IOMAP));
1940                 break;
1941         }
1942
1943         __native_set_fixmap(idx, pte);
1944
1945 #ifdef CONFIG_X86_64
1946         /* Replicate changes to map the vsyscall page into the user
1947            pagetable vsyscall mapping. */
1948         if ((idx >= VSYSCALL_LAST_PAGE && idx <= VSYSCALL_FIRST_PAGE) ||
1949             idx == VVAR_PAGE) {
1950                 unsigned long vaddr = __fix_to_virt(idx);
1951                 set_pte_vaddr_pud(level3_user_vsyscall, vaddr, pte);
1952         }
1953 #endif
1954 }
1955
1956 static void __init xen_post_allocator_init(void)
1957 {
1958         pv_mmu_ops.set_pte = xen_set_pte;
1959         pv_mmu_ops.set_pmd = xen_set_pmd;
1960         pv_mmu_ops.set_pud = xen_set_pud;
1961 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
1962         pv_mmu_ops.set_pgd = xen_set_pgd;
1963 #endif
1964
1965         /* This will work as long as patching hasn't happened yet
1966            (which it hasn't) */
1967         pv_mmu_ops.alloc_pte = xen_alloc_pte;
1968         pv_mmu_ops.alloc_pmd = xen_alloc_pmd;
1969         pv_mmu_ops.release_pte = xen_release_pte;
1970         pv_mmu_ops.release_pmd = xen_release_pmd;
1971 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
1972         pv_mmu_ops.alloc_pud = xen_alloc_pud;
1973         pv_mmu_ops.release_pud = xen_release_pud;
1974 #endif
1975
1976 #ifdef CONFIG_X86_64
1977         SetPagePinned(virt_to_page(level3_user_vsyscall));
1978 #endif
1979         xen_mark_init_mm_pinned();
1980 }
1981
1982 static void xen_leave_lazy_mmu(void)
1983 {
1984         preempt_disable();
1985         xen_mc_flush();
1986         paravirt_leave_lazy_mmu();
1987         preempt_enable();
1988 }
1989
1990 static const struct pv_mmu_ops xen_mmu_ops __initconst = {
1991         .read_cr2 = xen_read_cr2,
1992         .write_cr2 = xen_write_cr2,
1993
1994         .read_cr3 = xen_read_cr3,
1995 #ifdef CONFIG_X86_32
1996         .write_cr3 = xen_write_cr3_init,
1997 #else
1998         .write_cr3 = xen_write_cr3,
1999 #endif
2000
2001         .flush_tlb_user = xen_flush_tlb,
2002         .flush_tlb_kernel = xen_flush_tlb,
2003         .flush_tlb_single = xen_flush_tlb_single,
2004         .flush_tlb_others = xen_flush_tlb_others,
2005
2006         .pte_update = paravirt_nop,
2007         .pte_update_defer = paravirt_nop,
2008
2009         .pgd_alloc = xen_pgd_alloc,
2010         .pgd_free = xen_pgd_free,
2011
2012         .alloc_pte = xen_alloc_pte_init,
2013         .release_pte = xen_release_pte_init,
2014         .alloc_pmd = xen_alloc_pmd_init,
2015         .release_pmd = xen_release_pmd_init,
2016
2017         .set_pte = xen_set_pte_init,
2018         .set_pte_at = xen_set_pte_at,
2019         .set_pmd = xen_set_pmd_hyper,
2020
2021         .ptep_modify_prot_start = __ptep_modify_prot_start,
2022         .ptep_modify_prot_commit = __ptep_modify_prot_commit,
2023
2024         .pte_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pte_val),
2025         .pgd_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pgd_val),
2026
2027         .make_pte = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pte),
2028         .make_pgd = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pgd),
2029
2030 #ifdef CONFIG_X86_PAE
2031         .set_pte_atomic = xen_set_pte_atomic,
2032         .pte_clear = xen_pte_clear,
2033         .pmd_clear = xen_pmd_clear,
2034 #endif  /* CONFIG_X86_PAE */
2035         .set_pud = xen_set_pud_hyper,
2036
2037         .make_pmd = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pmd),
2038         .pmd_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pmd_val),
2039
2040 #if PAGETABLE_LEVELS == 4
2041         .pud_val = PV_CALLEE_SAVE(xen_pud_val),
2042         .make_pud = PV_CALLEE_SAVE(xen_make_pud),
2043         .set_pgd = xen_set_pgd_hyper,
2044
2045         .alloc_pud = xen_alloc_pmd_init,
2046         .release_pud = xen_release_pmd_init,
2047 #endif  /* PAGETABLE_LEVELS == 4 */
2048
2049         .activate_mm = xen_activate_mm,
2050         .dup_mmap = xen_dup_mmap,
2051         .exit_mmap = xen_exit_mmap,
2052
2053         .lazy_mode = {
2054                 .enter = paravirt_enter_lazy_mmu,
2055                 .leave = xen_leave_lazy_mmu,
2056         },
2057
2058         .set_fixmap = xen_set_fixmap,
2059 };
2060
2061 void __init xen_init_mmu_ops(void)
2062 {
2063         x86_init.mapping.pagetable_reserve = xen_mapping_pagetable_reserve;
2064         x86_init.paging.pagetable_setup_start = xen_pagetable_setup_start;
2065         x86_init.paging.pagetable_setup_done = xen_pagetable_setup_done;
2066         pv_mmu_ops = xen_mmu_ops;
2067
2068         memset(dummy_mapping, 0xff, PAGE_SIZE);
2069 }
2070
2071 /* Protected by xen_reservation_lock. */
2072 #define MAX_CONTIG_ORDER 9 /* 2MB */
2073 static unsigned long discontig_frames[1<<MAX_CONTIG_ORDER];
2074
2075 #define VOID_PTE (mfn_pte(0, __pgprot(0)))
2076 static void xen_zap_pfn_range(unsigned long vaddr, unsigned int order,
2077                                 unsigned long *in_frames,
2078                                 unsigned long *out_frames)
2079 {
2080         int i;
2081         struct multicall_space mcs;
2082
2083         xen_mc_batch();
2084         for (i = 0; i < (1UL<<order); i++, vaddr += PAGE_SIZE) {
2085                 mcs = __xen_mc_entry(0);
2086
2087                 if (in_frames)
2088                         in_frames[i] = virt_to_mfn(vaddr);
2089
2090                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, vaddr, VOID_PTE, 0);
2091                 __set_phys_to_machine(virt_to_pfn(vaddr), INVALID_P2M_ENTRY);
2092
2093                 if (out_frames)
2094                         out_frames[i] = virt_to_pfn(vaddr);
2095         }
2096         xen_mc_issue(0);
2097 }
2098
2099 /*
2100  * Update the pfn-to-mfn mappings for a virtual address range, either to
2101  * point to an array of mfns, or contiguously from a single starting
2102  * mfn.
2103  */
2104 static void xen_remap_exchanged_ptes(unsigned long vaddr, int order,
2105                                      unsigned long *mfns,
2106                                      unsigned long first_mfn)
2107 {
2108         unsigned i, limit;
2109         unsigned long mfn;
2110
2111         xen_mc_batch();
2112
2113         limit = 1u << order;
2114         for (i = 0; i < limit; i++, vaddr += PAGE_SIZE) {
2115                 struct multicall_space mcs;
2116                 unsigned flags;
2117
2118                 mcs = __xen_mc_entry(0);
2119                 if (mfns)
2120                         mfn = mfns[i];
2121                 else
2122                         mfn = first_mfn + i;
2123
2124                 if (i < (limit - 1))
2125                         flags = 0;
2126                 else {
2127                         if (order == 0)
2128                                 flags = UVMF_INVLPG | UVMF_ALL;
2129                         else
2130                                 flags = UVMF_TLB_FLUSH | UVMF_ALL;
2131                 }
2132
2133                 MULTI_update_va_mapping(mcs.mc, vaddr,
2134                                 mfn_pte(mfn, PAGE_KERNEL), flags);
2135
2136                 set_phys_to_machine(virt_to_pfn(vaddr), mfn);
2137         }
2138
2139         xen_mc_issue(0);
2140 }
2141
2142 /*
2143  * Perform the hypercall to exchange a region of our pfns to point to
2144  * memory with the required contiguous alignment.  Takes the pfns as
2145  * input, and populates mfns as output.
2146  *
2147  * Returns a success code indicating whether the hypervisor was able to
2148  * satisfy the request or not.
2149  */
2150 static int xen_exchange_memory(unsigned long extents_in, unsigned int order_in,
2151                                unsigned long *pfns_in,
2152                                unsigned long extents_out,
2153                                unsigned int order_out,
2154                                unsigned long *mfns_out,
2155                                unsigned int address_bits)
2156 {
2157         long rc;
2158         int success;
2159
2160         struct xen_memory_exchange exchange = {
2161                 .in = {
2162                         .nr_extents   = extents_in,
2163                         .extent_order = order_in,
2164                         .extent_start = pfns_in,
2165                         .domid        = DOMID_SELF
2166                 },
2167                 .out = {
2168                         .nr_extents   = extents_out,
2169                         .extent_order = order_out,
2170                         .extent_start = mfns_out,
2171                         .address_bits = address_bits,
2172                         .domid        = DOMID_SELF
2173                 }
2174         };
2175
2176         BUG_ON(extents_in << order_in != extents_out << order_out);
2177
2178         rc = HYPERVISOR_memory_op(XENMEM_exchange, &exchange);
2179         success = (exchange.nr_exchanged == extents_in);
2180
2181         BUG_ON(!success && ((exchange.nr_exchanged != 0) || (rc == 0)));
2182         BUG_ON(success && (rc != 0));
2183
2184         return success;
2185 }
2186
2187 int xen_create_contiguous_region(unsigned long vstart, unsigned int order,
2188                                  unsigned int address_bits)
2189 {
2190         unsigned long *in_frames = discontig_frames, out_frame;
2191         unsigned long  flags;
2192         int            success;
2193
2194         /*
2195          * Currently an auto-translated guest will not perform I/O, nor will
2196          * it require PAE page directories below 4GB. Therefore any calls to
2197          * this function are redundant and can be ignored.
2198          */
2199
2200         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
2201                 return 0;
2202
2203         if (unlikely(order > MAX_CONTIG_ORDER))
2204                 return -ENOMEM;
2205
2206         memset((void *) vstart, 0, PAGE_SIZE << order);
2207
2208         spin_lock_irqsave(&xen_reservation_lock, flags);
2209
2210         /* 1. Zap current PTEs, remembering MFNs. */
2211         xen_zap_pfn_range(vstart, order, in_frames, NULL);
2212
2213         /* 2. Get a new contiguous memory extent. */
2214         out_frame = virt_to_pfn(vstart);
2215         success = xen_exchange_memory(1UL << order, 0, in_frames,
2216                                       1, order, &out_frame,
2217                                       address_bits);
2218
2219         /* 3. Map the new extent in place of old pages. */
2220         if (success)
2221                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, NULL, out_frame);
2222         else
2223                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, in_frames, 0);
2224
2225         spin_unlock_irqrestore(&xen_reservation_lock, flags);
2226
2227         return success ? 0 : -ENOMEM;
2228 }
2229 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_create_contiguous_region);
2230
2231 void xen_destroy_contiguous_region(unsigned long vstart, unsigned int order)
2232 {
2233         unsigned long *out_frames = discontig_frames, in_frame;
2234         unsigned long  flags;
2235         int success;
2236
2237         if (xen_feature(XENFEAT_auto_translated_physmap))
2238                 return;
2239
2240         if (unlikely(order > MAX_CONTIG_ORDER))
2241                 return;
2242
2243         memset((void *) vstart, 0, PAGE_SIZE << order);
2244
2245         spin_lock_irqsave(&xen_reservation_lock, flags);
2246
2247         /* 1. Find start MFN of contiguous extent. */
2248         in_frame = virt_to_mfn(vstart);
2249
2250         /* 2. Zap current PTEs. */
2251         xen_zap_pfn_range(vstart, order, NULL, out_frames);
2252
2253         /* 3. Do the exchange for non-contiguous MFNs. */
2254         success = xen_exchange_memory(1, order, &in_frame, 1UL << order,
2255                                         0, out_frames, 0);
2256
2257         /* 4. Map new pages in place of old pages. */
2258         if (success)
2259                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, out_frames, 0);
2260         else
2261                 xen_remap_exchanged_ptes(vstart, order, NULL, in_frame);
2262
2263         spin_unlock_irqrestore(&xen_reservation_lock, flags);
2264 }
2265 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_destroy_contiguous_region);
2266
2267 #ifdef CONFIG_XEN_PVHVM
2268 static void xen_hvm_exit_mmap(struct mm_struct *mm)
2269 {
2270         struct xen_hvm_pagetable_dying a;
2271         int rc;
2272
2273         a.domid = DOMID_SELF;
2274         a.gpa = __pa(mm->pgd);
2275         rc = HYPERVISOR_hvm_op(HVMOP_pagetable_dying, &a);
2276         WARN_ON_ONCE(rc < 0);
2277 }
2278
2279 static int is_pagetable_dying_supported(void)
2280 {
2281         struct xen_hvm_pagetable_dying a;
2282         int rc = 0;
2283
2284         a.domid = DOMID_SELF;
2285         a.gpa = 0x00;
2286         rc = HYPERVISOR_hvm_op(HVMOP_pagetable_dying, &a);
2287         if (rc < 0) {
2288                 printk(KERN_DEBUG "HVMOP_pagetable_dying not supported\n");
2289                 return 0;
2290         }
2291         return 1;
2292 }
2293
2294 void __init xen_hvm_init_mmu_ops(void)
2295 {
2296         if (is_pagetable_dying_supported())
2297                 pv_mmu_ops.exit_mmap = xen_hvm_exit_mmap;
2298 }
2299 #endif
2300
2301 #define REMAP_BATCH_SIZE 16
2302
2303 struct remap_data {
2304         unsigned long mfn;
2305         pgprot_t prot;
2306         struct mmu_update *mmu_update;
2307 };
2308
2309 static int remap_area_mfn_pte_fn(pte_t *ptep, pgtable_t token,
2310                                  unsigned long addr, void *data)
2311 {
2312         struct remap_data *rmd = data;
2313         pte_t pte = pte_mkspecial(pfn_pte(rmd->mfn++, rmd->prot));
2314
2315         rmd->mmu_update->ptr = virt_to_machine(ptep).maddr;
2316         rmd->mmu_update->val = pte_val_ma(pte);
2317         rmd->mmu_update++;
2318
2319         return 0;
2320 }
2321
2322 int xen_remap_domain_mfn_range(struct vm_area_struct *vma,
2323                                unsigned long addr,
2324                                unsigned long mfn, int nr,
2325                                pgprot_t prot, unsigned domid)
2326 {
2327         struct remap_data rmd;
2328         struct mmu_update mmu_update[REMAP_BATCH_SIZE];
2329         int batch;
2330         unsigned long range;
2331         int err = 0;
2332
2333         prot = __pgprot(pgprot_val(prot) | _PAGE_IOMAP);
2334
2335         BUG_ON(!((vma->vm_flags & (VM_PFNMAP | VM_RESERVED | VM_IO)) ==
2336                                 (VM_PFNMAP | VM_RESERVED | VM_IO)));
2337
2338         rmd.mfn = mfn;
2339         rmd.prot = prot;
2340
2341         while (nr) {
2342                 batch = min(REMAP_BATCH_SIZE, nr);
2343                 range = (unsigned long)batch << PAGE_SHIFT;
2344
2345                 rmd.mmu_update = mmu_update;
2346                 err = apply_to_page_range(vma->vm_mm, addr, range,
2347                                           remap_area_mfn_pte_fn, &rmd);
2348                 if (err)
2349                         goto out;
2350
2351                 err = -EFAULT;
2352                 if (HYPERVISOR_mmu_update(mmu_update, batch, NULL, domid) < 0)
2353                         goto out;
2354
2355                 nr -= batch;
2356                 addr += range;
2357         }
2358
2359         err = 0;
2360 out:
2361
2362         flush_tlb_all();
2363
2364         return err;
2365 }
2366 EXPORT_SYMBOL_GPL(xen_remap_domain_mfn_range);